7. Kết cấu của luận văn
2.1. Công nghệ khai thác đá đang được áp dụng
Công nghệ khai thác đá hiện nay rất đa dạng, về cơ bản được chia thành ba nhóm sau đâu:
Một là, Công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng, chuyển tải bằng nổ mìn
(Khấu suốt hay khấu tự do): là công nghệ khai thác không cắt tầng, công tác
khoan nổ mìn để tách đá ra khỏi khối và đưa xuống chân tuyến được tiến hành trên một mặt dốc. Công nghệ này chủ yếu được áp dụng để khai thác mỏ đá dùng làm VLXD thông thường và sản xuất xi măng quy mô nhỏ. Hầu hết các mỏ đều dùng búa khoan đường kính nhỏ từ 32- 45 mm, xúc đá dùng máy xúc tay gàu có dung tích nhỏ hơn 0,5 m3 phối hợp với ô tô tải trọng 5-7 tấn.
Ưu điểm: Công nghệ khai thác đơn giản, chi phí đầu tư ít, giá thành thấp, phù hợp với các doanh nghiệp có điều kiện kinh tế hạn hẹp, diện tích khai thác nhỏ.
Nhược điểm: Không an toàn khi khai thác, gây lãng phí, thất thoát tài nguyên, tiềm ẩn nhiều yếu tố nguy hiểm và có hại gây ra tai nạn lao động và bệnh nghề nghiệp, gây ô nhiễm môi trường cao.
Hai là, Công nghệ khai thác khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô: Công nghệ khai thác này phần lớn được áp dụng khai thác ở các mỏ đá vôi dùng để sản xuất xi măng. Chủ yếu được áp dụng để khai thác phần dưới của đá sau khi đã bạt ngọn. Hiện nay mỏ Yên Duyên (Bỉm Sơn – Thanh Hóa) đang sử dụng công nghệ khai thác này. Thiết bị được sử dụng trong các mỏ này rất đa dạng: máy khoan có đường kính từ 105 – 200 mm, máy xúc gàu có dung tích phổ biến từ 1,2 – 1,8 m3, phối hợp với ô tô tải có tải trọng từ 27 – 32 tấn, búa khoan cầm tay IIR 20, máy ủi D7R-CAT.
Ưu điểm: Khả năng cơ giới hóa cao, khai thác đảm bảo an toàn vệ sinh lao động, năng xuất cao, có thể khai thác chọn lọc và môi trường ít bị ô nhiễm.
Ba là, Công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng gạt chuyển: Áp dụng công nghệ này đối với các mỏ có chiều cao tầng không quá 7m, chiều rộng dải khấu không qúa 10m. Thiết bị chủ yếu dùng trong mỏ là: máy khoan có đường kính 105mm, máy gạt có công xuất 130-240 Cv, máy xúc có dung tích gàu từ 0,8–1,6 m3 phối hợp với ô tô tải trọng 15 tấn.
Ưu điểm: Tổ chức hoạt động khai thác đơn giản, có thể tiến hành khai thác ở các núi đá có sườn dốc lớn, khai thác đảm bảo công tác an toàn vệ sinh lao động.
Nhược điểm: Không đáp ứng được yêu cầu sản lượng lớn, sinh nhiều bụi trong quá trình xúc chuyển đá đổ qua sườn núi hoặc bờ mỏ.
Hiện nay, tại các mỏ đá tại khu vực tỉnh Thanh Hóa, đang áp dụng công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng, chuyển tải bằng nổ mìn và công nghệ khai thác khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô. Tùy vào điều kiện kinh tế của các doanh nghiệp mà họ chọn công nghệ khai thác phù hợp với mỏ của mình. Tuy nhiên, các mỏ đá đều khai thác dựa trên sơ đồ sau:
Với một mỏ đá thông thường, sau khi được cấp phép hoạt động khai thác khoáng sản chủ cơ sở khai thác sẽ tiến hành làm đường vào mỏ, di chuyển máy, thiết bị khai thác vào mỏ. Bên cạnh đó, tiến hành xây dựng các cơ sở vật chất cần thiết như khu vực văn phòng, trạm nghiền, làm đường lên đỉnh núi để bạt đỉnh.
Bước tiếp theo là tháo khô và thoát nước mỏ để tránh trường hợp xảy sạt lỡ khi tiến hành khai thác. Tiếp đó là bóc lớp phủ bề mặt mỏ đá (chủ yếu là lớp đát phủ, cây cối mọc trên lớp đất này). Bên dưới lớp phủ là phần đá nguyên liệu có thể khai thác, tiến hành khoan lỗ, nạp mìn và nổ mìn. Đá sau khi nổ mìn được ủi xuống bãi xúc, để xúc lên xe ô tô vận chuyển về trạm nghiền sàng.
Tất cả các công đoạn trên đều tồn tại các yếu tố nguy hiểm, yếu tố có hại và phát sinh nhiều chất thải bao gồm: Bụi, khí thải từ máy, thiết bị, chất thải rắn thông thường, chất thải nguy hại (dầu mỡ, vỏ bao thuốc nổ), tiếng ồn, sóng chấn động không khí (công đoạn nổ mìn),…. Cụ thể như sau:
STT Công việc Yếu tố nguy hiểm Yếu tố có hại Chất thải phát sinh 1 Chuẩn bị khai trường (dọn dẹp, mở đường, mở vỉa, mở tầng …) - Ngã cao, trơn trượt, sạt lở, vật văng bắn - Tại nạn do va chạm vật thể, bộ phận chuyền chuyển động,… - Bụi - Vi khí hậu khắc nhiệt - Chất thải rắn: đất, đá, cây cối,... - Bụi 2 Khoan, nổ mìn - Nổ vật lý - Nổ hóa học - Vật rơi đổ sập, vật văng bắn - Ngã cao, trơn - Bụi - Tiếng ồn - Rung - Sóng chấn động - Bụi - Chất thải nguy hại: vỏ thuốc nổ,... - Chất thải rắn:
STT Công việc Yếu tố nguy hiểm Yếu tố có hại Chất thải phát sinh trượt, sạt lở,… - Vi khí hậu khắc nhiệt đất, đá 3 Chế biền đá - Tai nạn do va chạm với các bộ phận chuyền chuyển động của máy nghiền sang - Vật văng bắn - Nguồn điện - Bụi - Vi khí hậu khắc nhiệt - Tiếng ồn - Rung - Bụi - Khí thải máy móc thiết bị - Chất thải răn: đất, đá, chất thải sinh hoạt
2.2. Thực trạng điều kiện làm việc trong khai thác đá.
Thông qua hồi cứu tài liệu và khảo sát thực tế tại 5 doanh nghiệp khai thác đá cho thấy bất kỳ một doanh nghiệp nào cũng đều có 2 công đoạn sản xuất chính đó là: khai thác đá và chế biến đá thành phẩm. Hai công đoạn này luôn có mối gắn kết chặt chẽ với nhau
2.2.1. Khai thác đá
Công nghệ khai thác đá có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành khai thác đá nói chung và các doanh nghiệp khai thác đá nói riêng. Do đó việc áp dụng những công nghệ khai thác có tính linh hoạt phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp và phù hợp với khả năng đầu tư của doanh nghiệp là rất quan trọng. Nhìn chung, đa số các mỏ đá ở khu vực Tỉnh Thanh Hóa hiện nay đang áp dụng công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng, chuyển tải bằng nổ mìn. Công nghệ khai thác này là công nghệ khai thác khá đơn giản, chi phí đầu tư thấp nên đang được rất nhiều doanh nghiệp lựa chọn. Tuy nhiên, với công nghệ khai thác khấu suốt thì tồn tại rất nhiều yếu tố nguy hiểm và yếu tố có hại trong quá trình khai thác như: ngã cao, sụt lở, dịch chuyển đất đá, đất đá văng bắn, bụi,... Do vậy, nguy cơ gây tai nạn
lao động và bệnh nghề nghiệp cho người lao động rất cao. Sơ đồ qui trình công nghệ khai thác đá được thể hiện trong sơ đồ 2.2.
Sơ đồ 2.2. Qui trình công nghệ khai thác đá
Công tác chuẩn bị khai trường có nghĩa là chuẩn bị các công việc để chuẩn bị cho hoạt động khai thác bao gồm cả bóc lớp phủ bề mặt, xác định tuyến và mở đường cho người và các phương tiện lên núi dễ dàng, mở vỉa, mở tầng và tạo mặt bằng khai thác. Ở lớp phủ bề mặt chủ yếu là lớp đất đá phủ bên trên và cây cối mọc trên lớp đất này. Khi kết thúc thời kỳ xây dựng cơ bản thì sườn núi đã được xén chân, hình thành độ dốc cần thiết đảm bảo đá
Chuẩn bị khai trường (dọn dẹp, mở đường, mở vỉa,
mở tầng …)
Khoan, nổ mìn
Phá đá quá cỡ
Xúc lên ô tô vận chuyển
Ô tô vận chuyển đá nguyên liệu
Nổ phá đá
Máy ủi, máy xúc hỗ trợ
Ô tô vận chuyển đất đá thải
Khu chế biến Tôn tạo đường hoặc
tự lăn xuống chân núi và mặt tầng có chiều rộng khoảng 6m. Thực tế, bước này không làm mất nhiều thời gian vì cây cối trên mỏ không nhiều, hơn nữa lớp đất phủ này được tận dụng để san lấp nền khu văn phòng hoặc lấp đường, trồng cây hoặc gia cố đường hào,... Công đoạn này thực hiện khá là đơn giản nhưng rất nhiều mỏ đá không thực hiện việc bóc lớp phủ bề mặt dẫn đến máy móc di chuyển lên bạt ngọn sẽ gặp nhiều khó khăn và làm giảm năng xuất, chất lượng đá thành phẩm sẽ không cao. Đồng thời làm tăng khả năng ngã cao, trơn trượt, sụ lỡ, dịch chuyển đất đá,... gây nên tai nạn lao động. Bên cạnh đó, không tận dụng tối đa được nguồn tài nguyên có sẵn gây lãng phí, thất thoát tài nguyên thiên nhiên. Một số mỏ đá không làm đường lên núi, mà tiến hành khai thác vách đứng rất mất an toàn và nguy cơ xảy ra tai nạn rất cao, cụ thể:
Hình 2.1: Mỏ đá của hợp tác xã Nam Thành tại xã Cẩm Thành, huyện Cẩm Thủy chưa làm đường lên núi, khai thác vách đứng
Hình 2.2: Mỏ đá của Công ty cổ phàn Xây dựng và Khai thác Trường Sơn đã làm đường lên núi, khai thác vách đứng
Cộng nghệ khoan-nổ mìn để phá vỡ đất đá và quặng cứng được sử dụng rộng rãi trong khai thác mỏ nói chung và trong khai thác đá nói riêng. Mục đích chính của công tác nổ mìn khi khai thác đá là sử dụng năng lượng nổ của chất nổ để phá vỡ đất đá thành những cục có kích thước phù hợp để dễ dàng vận chuyển, tuy nhiên năng lượng nổ sẽ bị tổn thất bởi nhiều nguyên nhân mà trong đó đa số biến thành những dạng công vô ích có tác động xấu đến môi trường xung quanh cũng như con người. Những công vô ích sinh ra chính là: tác dụng của sóng rung, chấn động, sóng đập không khí, đá văng, khí và bụi nổ gây nguy hại cho con người, thiết bị, công trình xây dựng, môi trường tự nhiên. Theo thực tế, tỉ lệ các vụ TNLĐ liên quan tới công tác khoan-nổ mìn chiếm khoảng 10÷15% tổng số vụ. Trong đó, vật văng bắn, rung và chấn động do nổ mìn là một trong những nguyên nhân gây tác hại đáng kể nhất đến con người cũng như môi trường xung quanh, đặc biệt là khu vực mỏ gần khu dân cư, các công trình xây dựng và dân dụng, các khu di tích lịch sử.
Hiện nay, đa số các mỏ đá ở khu vực Thanh Hóa đang sử dụng 2 loại khoan đó là khoan cầm tay và khoan máy để tạo lỗ nạp thuốc nổ. Khoan máy BMK-5 có đường kính lỗ khoan từ 92 – 105mm, chiều sâu lỗ đến 35m được sử dụng để khai thác đá. Khoan tay có đường kính lỗ khoan từ 32 đến 42mm, chiều sâu đến 4m được sử dụng chủ yếu để phá đá quá cỡ. Quá trình sử dụng
khoan cầm tay và khoan máy để tạo lỗ nạp thuốc nổ và phá đá quá cỡ tồn tại rất nhiều mối nguy gây nên tai nạn lao động và bệnh nghề nghiệp cho người lao động. Cụ thể tồn tại các mối nguy sau: ngã cao, trơn trượt, vật rơi đổ sập, bụi, vi khí hậu, rung, nguồn điện...Qua quá trình khảo sát thực tế, hồi cứu tài liệu, tham khảo một số biên bản điều tra tai nạn lao động vẫn còn rất nhiều mỏ đá chưa cải thiện được điều kiện lao động cho người lao động cũng như ý thức chấp hành các biện pháp an toàn khi làm việc của người lao động vẫn rất thấp. Rất nhiều người lao động không sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân khi làm việc như: không đeo dây đai an toàn khi làm việc trên cao, không đeo khẩu trang khi thực hiện công việc khoan và nạp mìn, điều khiện làm việc rất khắc nhiệt: mùa hè bức xạ mặt trời cao có nơi nhiệt độ hơn 40oC dẫn đến người lao động bị say nắng, say nóng rất dễ sảy ra tai nạn lao động, mùa đông nhiệt độ có nơi xuống thấp dưới 5oC làm ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe cũng như an toàn khi làm việc của người lao động.
Ngoài ra, các mỏ đá đã và đang sử dụng phương pháp nổ chậm và nổ mìn vi sai điện và phi điện với thuốc nổ rời. Đây là phương pháp nổ mìn đảm bảo an toàn, hiệu quả và bảo vệ môi trường . Nổ vi sai là nổ thứ tự từng lượng thuốc hoặc từng nhóm lượng thuốc với khoảng thời gian giãn cách bằng phần ngàn giấy. Hiện nay, một số mỏ đá đang sử dụng sơ đồ nổ mìn vi sai theo hàng ngang (sơ đồ 2.3), nổ vi sai theo hàng dọc (sơ đồ 2.4)và nổ vi sai qua hàng qua lỗ (sơ đồ 2.5)
Sơ đồ 2.4. Nổ mìn vi sai theo hàng dọc
5
Sơ đồ 2.5. Nổ vi sai qua hàng qua lỗ
1-Dây nổ chính, 2- Dây nổ nhánh, 3- lỗ mìn, 4- Kíp điện thường, 5- Kíp điện vi sai 25 ms
Đá sau khi nổ mìn được hất xuống chân núi, khoảng 15-20% đá lưu lại trên các đai bảo vệ lần lượt được thu dọn sạch bằng phương pháp thủ công khi chuẩn bị khai thác đến tầng đó. Đá dưới chân tầng được bốc xúc và vận chuyển đến điểm tập kết. Đá hộc kích thước nhỏ hơn 750mm được thu gom bằng máy ủi, bốc xúc lên xe tải bằng máy xúc thuỷ lực gầu ngược và vận chuyển tới khu vực nghiền sàng bằng xe tải tự đổ trọng tải 15 – 20 tấn, đất đá thải sẽ được vận chuyển đến bãi thải để tôn tạo đường hoặc bán. Tuyến đường di chuyển của ôtô vận chuyển được thiết kế phù hợp với kế hoạch khai thác của từng khu vực tại mỏ và được trang bị các biển báo, biển chỉ dẫn theo quy định. Đường ô tô chạy được bảo dưỡng thường xuyên để đảm bảo an toàn vận chuyển; vào mùa mưa có thiết kế chống lầy, chống trượt trên các đoạn đường dốc và có nền yếu. Tuy nhiên, một số mỏ đá có đường vận chuyển một số nơi quá dốc; Không làm đường lên núi, người lao động phải trèo, leo để đến vị trí
làm việc và mang thiết bị; Phương tiện cơ giới thiếu các thiết bị phát tín hiệu…; Không có các biển báo giao thông trong mỏ; Không có hộ chiếu xúc, bốc để phối hợp giữa máy xúc và ô tô; Đường vận chuyển không có bờ bảo vệ; Thiếu người hướng dẫn giao thông. Do vậy, khả năng xảy ra tai nạn lao động rất cao. Người lao động có thể bị tai nạn do phương tiện di chuyển, bốc xúc va phải, bị trơn trượt, ngã cao khi leo, trèo mang thiết bị đến nơi làm việc.
2.2.2. Chế biến đá
Hiện nay, các mỏ đá trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa đã và đang sử dụng phổ biến 2 công nghệ chế biến đá là: Công nghệ chế biến đá có nghiền trung gian (sơ đồ 2.6) và công nghệ chế biến đá không có nghiền trung gian (sơ đồ 2.7). Tùy vào diện tích, đặc tính của từng mỏ đá, điều kiện, nhu cầu của từng doanh nghiệp mà người chủ doanh nghiệp lựa chọn sử dụng công nghệ chế biến đá sao cho phù hợp và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên, công nghệ chế biến đá có nghiền trung gian cho sản phẩm chất lượng cao hơn và khả năng điều chỉnh kích cỡ đá thành phẩm rộng hơn, tận dụng tối đa nguyên liệu còn sót.
Sơ đồ 2.6. Sơ đồ qui trình công nghệ chế biến đá có nghiền trung gian
Đá nguyên liệu
Nghiền thô Nghiền
trung gian Phân loại
Nghiền tinh
Sản phẩm Phân loại
Trong sơ đồ công nghệ chế biến đá có nghiền trung gian: đá hộc kích thước nhỏ hơn 750mm được đưa vào phễu nạp liệu, chuyển tới máy kẹp hàm để nghiền thô thành loại đá kích thước nhỏ hơn 10mm. Tiếp theo, đá được được phân loại: loại đá trên sàng được chuyển tới máy nghiền trung gian để nghiền lại; còn loại đá lọt sàng thì được chuyển tới máy nghiền tinh (nghiền côn hoặc nghiền búa) để nghiền thành các loại đá thành phẩm. Sau đó, đá được chuyển bằng băng tải sang sàng rung để phân loại thành các loại đá